裂變化學
正文
核化學中以化學的方法為主，結合現代實驗核物理技術，研究重原子核的分裂規律和裂變產物的分支學科。1938年O.哈恩等發現鈾核分裂現象時，就是用嚴密的化學邏輯進行分析，從而得出原子核能夠分裂這一重大科學結論的。核裂變 核裂變是一個重原子核分裂成兩個質量相近的新原子核（稱為輕、重兩個裂片），同時放出大量能量和幾個中子的過程;也有分裂成更多裂片的情形,但幾率很小。一個重原子核既可以和核衰變一樣自發地分裂，並有自發裂變的半衰期；又可以和核反應一樣受中子、光子及其他粒子的轟擊而引起核分裂。當前，除了繼續尋找可自發分裂的新的重核素外，還使用各種能量的粒子（輕離子、重離子、μ子等）轟擊各種較重的原子核，廣泛研究裂變反應。已經找到60多個具有自發裂變特徵的核素；能夠接受入射粒子轟擊而產生裂變的重核就更多了，而且隨著入射粒子所帶能量的提高，可以進行分裂的核素還在不斷增加。然而，真正具有實用價值並且研究得比較詳細的,僅有鐦252的自發裂變,鈾235、鈽239和鈾233的熱中子裂變。
研究範圍 裂變化學的研究範圍主要有：
①在自然界尋找可裂變核素，研究可裂變核素存在的條件，確定它們的性質、生產方法和套用價值。
②研究裂變產物的產額同其質量和電荷的關係，運用歸納的方法總結實驗事實，分析、探索各種核素髮生分裂的內在規律，最後得出對裂變現象的合理解釋（見裂變產額、裂變產物的質量分布、裂變產物的電荷分布）。例如，關於重核自發裂變的研究證明，隨著原子序數的增大，重核自發裂變的不穩定性也增加；在同位素核中自發裂變半衰期的最大值出現在中子數和質子數之比為1.55的核素。奇質量數核的自發裂變半衰期又都比相鄰的偶偶核(核電荷數Z和質量數A均為偶數的核)為大。將實驗測得的偶偶核自發裂變半衰期對各核素的Z2/A作圖，可以得出圖
中所示的關係。圖中的直線外推到自發裂變半衰期值的極小區時，Z2/A的值約為47，這和理論預言的臨界值50.12比較接近。重核的Z2/A小於它的臨界值時,核體系是介穩的；大於50.12時，核體系是不穩定的。 ③研究裂變產物的分離和分析的方法以及重核發生裂變後產生新的核素，放出中子、γ射線和中微子等現象。（見裂變產物化學）
核裂變放出的能量是最早引起人們注意的。熱中子引起鈾235核裂變時放出的能量見表。
裂變化學觀察初裂片的形成過程、存在的條件和生成後的衰變，是認識核裂變現象的重要途徑。
裂變過程中發射的中子有兩種：一種是重核分裂時和初裂片形成後的1O-14秒內發射的中子，稱為瞬發中子；另一種是緩發中子，它是具有一定能量的裂片(Z、N)經過β衰變後的子體產物(Z+1、N-1)（所具有的能量仍然高於中子的結合能）在去激時發射出來的中子。緩發中子發射的壽命在0.1秒到1分鐘之間，產額約占裂變中所產生中子總量的1％。
套用 裂變化學的研究成果已用於解決生產實際和科學研究等領域裡的課題。核能的利用、核爆炸和核能發電等用途都給裂變化學研究提出了課題，核燃料後處理和核裂片的利用更是與裂變化學密切相關，例如：
①反應堆中燃料燃耗的測定 反應堆常用鈾 235作為燃料。燃耗指隨著反應堆的運行,燃料中鈾235消耗的量。可以選取一種較長壽命的裂片核素如銫137作比較，利用已經準確測定的裂變產額,從堆芯中取樣分析銫137的含量，就可換算出鈾235的消耗量。
②核子彈裝料性質的分析 從核爆炸後生成的煙雲及落下灰中取樣，分析其中某些裂片核素的含量，可以推斷炸彈中的原始裝料情況。
③利用裂變現象計時 天然存在的鈾 238核自發裂變的半衰期很長，約為9.8×1015年，產生的裂片帶有巨大動能和很高的電荷。帶電的高能裂片在結晶固體中運動，能造成晶格的損傷，從而留下一種永久的裂變徑跡。根據裂變徑跡的密度，測定出鈾 238在固體中的含量後，可算出每年由於鈾 238在固體中自裂變所造成的裂變徑跡數，從而推斷出結晶固體存在的年齡。這種測定年代的方法，已用於礦物、地質和天體的研究中。
參考書目
R.Vandenbosch and J.R.Huizenga,Nuclear Fission,Academic Press, New York,1973.
M.班乃迪等著，汪德熙等譯：《核化學工程》，原子能出版社，北京，1987。(M.Benedict,et al.,Nuclear Chemical Engireering，2nd ed.，McGraw-Hill，New York,1981.)
